浙江碳分子篩廠家普及PSA制氮機工作原理

PSA 制氮機工作原理

一、基礎知識 

1．氣體知識 

氮氣作為空氣中含量zui豐富的氣體，取之不竭，用之不盡。它無色、無味，透明，屬于亞惰性氣 體，不維持生命。高純氮氣常作為保護性氣體，用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮氣（N2）在空 氣中的含量為 78.084%（空氣中各種氣體的容積組分為：N2：78.084%、O2：20.9476%、氬氣： 0.9364%、CO2：0.0314%、其它還有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2 等，但含量極少），分子 28，沸點：-195.8，冷凝點：-210。 

2．壓力知識 

變壓吸附（PSA）制氮工藝是加壓吸附、常壓解吸，必須使用壓縮空氣。現(xiàn)使用的吸附劑——碳 分子篩吸附壓力為0.75~0.9MPa，整個制氮系統(tǒng)中氣體均是帶壓的，具有沖擊能量。 

二、PSA 制氮工作原理： 

變壓吸附制氮機是以碳分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧 氣，從而分離出氮氣的自動化設備。碳分子篩是一種以煤為主要原料，經(jīng)過研磨、氧化、成型、 碳化并經(jīng)過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內(nèi)部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色。

碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠?qū)崿F(xiàn) O2、N2 的動力學分離。這樣的孔徑分布可使不同的氣體 以不同的速率擴散至分子篩的微孔之中，而不會排斥混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子 O2、N2的分離作用是基于這兩種氣體的動力學直徑的微小差別，O2 分子的動力學直徑較 小，因而在碳分子篩的微孔中有較快的擴散速率，N2 分子的動力學直徑較大，因而擴散速率較 慢。壓縮空氣中的水和 CO2 的擴散同氧相差不大，而氬擴散較慢。從吸附塔富集出來的是 N2 和Ar 的混合氣。

N2 擴散速率的差別使 O2 的吸附量在短時間內(nèi)大大超過值），所以O2、使采用加 壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性，從而連續(xù)產(chǎn)出 高純度的產(chǎn)品（也可以單塔完成）來實現(xiàn)空氣分離，壓縮空氣交替進入吸附塔來實現(xiàn)空氣分離，從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氮氣。